KältemittelKältetechnikWärmepumpe

				


			
					

				
Einfluss der Kältemittelart auf die energetische Effizienz einer Wärmepumpe

									

													
11. Dezember 2025 
 
*Von Christoph Höges, Christian Vering und Dirk Müller 
															

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Die Effizienz von Wärmepumpen, also die erzeugte thermische Arbeit im Verhältnis zum Verbrauch an elektrischer Arbeit, hängt von vielen Einflussgrößen ab. Dazu zählen insbesondere die Auslegung der Komponenten (Verdampfer, Verflüssiger, Verdichter), die Regelung der Wärmepumpe sowie das Temperaturniveau der Wärmequelle und -senke. Eine besondere Bedeutung kommt dabei dem Kältemittel zu, das in der Wärmepumpe zirkuliert. Bisher werden dazu häufig Fluorkohlenwasserstoffe (FKWs), wie beispielsweise R134a oder R32, verwendet. Diese FKWs haben allerdings hohe Treibhauseffekte (GWP = Global Warming Potential). So trägt in die Umgebung freigesetztes R134a um den Faktor 1.300 mehr zum Treibhauseffekt bei als CO2 (GWP R32 = 675), weshalb derzeit bei Wärmepumpen ein Kältemittelwechsel hin zu natürlichen Kältemittel wie R290 (Propan) stattfindet. R290 hat mit einem GWP von 0,02 signifikant geringere Auswirkungen auf das Klima und führt gleichzeitig zu höheren Effizienzen der Wärmepumpe. Nichtsdestotrotz wird derzeit insbesondere bei Kältemitteln weiter geforscht, um die Effizienz von Wärmepumpen weiter zu erhöhen.











Abbildung 1: Schematischer Verlauf der Zustandsänderung im Verdampfer und Verflüssiger der Wärmepumpe für Kältemittelreinstoffe (gestrichelt) und Kältemittelgemische (durchgezogen).  (alle Abb. © E.ON ERC – Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik)









Abbildung 2: Aufbau des Sole/Wasser-Wärmepumpenprüfstands  (Abb. © E.ON ERC – Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik)







Tabelle 1: Übersicht zu den untersuchten Kältemitteln (R600a = Isobutan, R1270 = Propen) (Abb. © E.ON ERC – Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik)











Abbildung 3: Effizienz (Leistungszahl COP) der Wärmepumpe bei Einsatz der verschiedenen Kältemittel im Betriebspunkt B7/W35  (Abb. © E.ON ERC – Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik)











Abbildung 4: Globaler Verdichterwirkungsgrad ηglobal in Abhängigkeit der Kältemittel im Betriebspunkt B7/W35 (Abb. © E.ON ERC – Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik)











Abbildung 5: Effizienz der Kältemittel in Abhängigkeit der Quellentemperatur bei einer Vorlauftemperatur von 35 °C  (Abb. © E.ON ERC – Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik)









Abbildung 6: Effizienz der Kältemittel in Abhängigkeit der Wärmeleistung bei einer Vorlauftemperatur von 35 °C. Die Ergebnisse sind auf R290 = 1,00 normiert und zeigen somit für die Kältemittel jeweils prozentuale Verbesserungen oder Verschlechterungen.  (Abb. © E.ON ERC – Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik)















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